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WO2020149700A1 - 유닛쿨러 - Google Patents

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Info

Publication number
WO2020149700A1
WO2020149700A1 PCT/KR2020/000866 KR2020000866W WO2020149700A1 WO 2020149700 A1 WO2020149700 A1 WO 2020149700A1 KR 2020000866 W KR2020000866 W KR 2020000866W WO 2020149700 A1 WO2020149700 A1 WO 2020149700A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
evaporator
frost
path
air
sensor
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/000866
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
류병진
박상일
유윤호
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Publication of WO2020149700A1 publication Critical patent/WO2020149700A1/ko

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/02—Detecting the presence of frost or condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/08—Removing frost by electric heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00—General constructional features
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00—General constructional features
    • F25D23/006—General constructional features for mounting refrigerating machinery components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/11—Sensor to detect if defrost is necessary
    • F25B2700/111—Sensor to detect if defrost is necessary using an emitter and receiver, e.g. sensing by emitting light or other radiation and receiving reflection by a sensor

Definitions

  • the present invention relates to a unit cooler for refrigeration or refrigeration, and more particularly, to a unicooler capable of more accurately detecting an amount of frost formed on an evaporator by installing a sensor module in an optimal position.
  • a unit cooler is a cooling device composed of an evaporator and a fan, and a refrigerant passes through the evaporator to cool the air around the evaporator, and the cooled air is placed inside the fan (for example, a refrigeration warehouse).
  • the room may be cooled by blowing air.
  • the unit cooler according to the related art has a problem in that cooling efficiency is lowered due to condensation and freezing of moisture in the air during the evaporation process of the refrigerant, so that frost forms on the evaporator.
  • a defrost heater is installed on the unit cooler to remove frost frost on the evaporator, but the defrost heater is set to operate at a constant cycle, so that energy is consumed more than necessary or the life of the defrost heater is shortened. There was a problem.
  • the amount of frost frost on the evaporator may differ depending on the internal and external factors of the unit cooler, such as the season, weather, temperature, humidity in which the unit cooler is operated, and the time or frequency that the indoor space, which is the target space for cooling, is exposed to the outside.
  • unnecessary energy may be consumed when the defrost heater is operated at a constant cycle, freshness of food stored in the room may be reduced, and the life of the defrost heater is shortened for repair and replacement. This can lead to costly problems.
  • the first problem to be solved by the present invention is to provide a unit cooler capable of controlling whether an operation for defrosting is performed based on the amount of frost formed on the evaporator.
  • the second problem to be solved by the present invention is to provide a unit cooler capable of more accurately measuring the amount of frost formation in different frosts depending on the position on the evaporator.
  • a third problem to be solved by the present invention is to provide a unit cooler capable of effectively removing frost frosting on a sensor.
  • the unit cooler according to the present invention, an evaporator; Indoor fan; A sensor module detecting an amount of frost formed on the evaporator; And a control unit configured to control frost removal on the evaporator when the frost formation amount detected by the sensor module is greater than or equal to a reference value, and the sensor module includes air passing through the evaporator in an area where the evaporator is disposed. Is installed in a position corresponding to a relatively fast area (hereinafter referred to as a reference area).
  • a path through which the air passing through the evaporator flows includes: a suction path that is a path before air passes through the evaporator; A residence path, which is a path during which air passes through the evaporator; And a discharge path, which is a path after air passes through the evaporator, and a resistance (hereinafter, suction resistance) that hinders the flow of air on the suction path may vary depending on a direction from an area where the evaporator is disposed. .
  • the flow rate of air passing through the evaporator is inversely proportional to the suction resistance, and the reference region may be an area through which air sucked in a direction in which the suction resistance is relatively small, passes among regions in which the evaporator is disposed.
  • the area in which the evaporator is disposed is a rectangular area having upper and lower left and right corners and divided into four quadrants, and the suction resistance is any one of the upper and lower left and right corners, from first and second corners adjacent to each other. Relatively small in the direction of, the reference region may be present on a quadrant including a portion of the first and second corners among the four quadrants.
  • the area in which the evaporator is disposed is determined by using a point at which the height and the left and right widths intersect the first and second edges as an origin, and the reference area is 1/4 point of the height above and below the origin. And a region within a third of the left and right widths.
  • the sensor module may include a sensor that detects the amount of frost formation on the frost, and the detection unit may include a heating element that generates heat when a predetermined current flows and removes frost frost on the sensor. It may include a plurality of heating elements disposed at a predetermined distance from the sensor to surround the sensor.
  • the sensor module can control whether or not an operation for defrosting is performed based on the frost frost amount.
  • the sensor module is installed at a position corresponding to a region where the flow rate of air passing through the evaporator is relatively fast, so that the amount of frost formed on the evaporator can be more accurately measured.
  • a plurality of heating elements are disposed to surround the sensor, so that frost frosting on the sensor can be effectively removed.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which the unit cooler installed in the freezing warehouse according to an embodiment of the present invention
  • FIG 2 is a front view of the unit cooler shown in Figure 1
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a unit cooler and an outdoor unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view of a sensing unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a state in which the sensor module according to an embodiment of the present invention is fixed to the evaporator
  • FIG. 6 is a view for explaining the optimal installation position of the sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the output of the sensor according to the operating time for each installation position of the sensor module shown in FIG. 6;
  • FIGS. 1 to 3 a unit cooler according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 is a view showing a unit cooler installed in a freezing warehouse according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a front view of the unit cooler shown in Figure 1
  • Figure 3 is a unit cooler according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram of the outdoor unit.
  • a plurality of unit coolers 1b may be installed on the ceiling of a freezing warehouse, and refrigerated or frozen foods may be stored in the freezing warehouse.
  • the unit cooler 1b may be connected to the outdoor unit 1a by a refrigerant pipe, and the cooling operation by the outdoor unit 1a and the unit cooler 1b may be performed with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the explanation is as follows.
  • the outdoor unit 1a may include a compressor 2, an outdoor heat exchanger 3, an outdoor fan 4, an expansion mechanism 5, a four-way valve 6, and an accumulator 7, and may be an indoor unit or unit cooler.
  • (1b) may include an indoor heat exchanger (8) and an indoor fan (9).
  • the heat exchange cycle is performed by switching the flow path of the refrigerant with the four-way valve 6 so that the outdoor heat exchanger 3 functions as an evaporator and the indoor heat exchanger 8 functions as a condenser.
  • the present invention aims to more accurately detect the amount of frost formed on the evaporator when cooling indoors, so that the cooling cycle will be described in detail below.
  • the low-temperature, low-pressure refrigerant flowing into the compressor 2 from the accumulator 7 is discharged in a high-temperature, high-pressure state from the compressor 2 driven by the compressor electric motor 2a. Can.
  • the refrigerant discharged from the compressor (2) flows into the outdoor heat exchanger (3), and can be exchanged with outdoor air.
  • the outdoor heat exchanger 3 can be understood as a condenser.
  • the amount of air provided to the outdoor heat exchanger 3 can be controlled by the outdoor fan 4 driven by the electric motor 4a for the outdoor fan.
  • the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger (3) passes through the expansion mechanism (5) and can expand at low temperature and low pressure.
  • the refrigerant that has passed through the expansion mechanism (5) flows into the indoor heat exchanger (8), and may exchange heat with indoor air.
  • the indoor heat exchanger 8 since the heat energy of the indoor air is transferred to the refrigerant, the temperature of the indoor air is lowered and the refrigerant is evaporated, so the indoor heat exchanger 8 can be understood as an evaporator.
  • the amount of air provided to the indoor heat exchanger 8 can be controlled by the indoor fan 9 driven by the indoor fan electric motor 9a. This allows the interior to be cooled.
  • the refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger (8) may flow into the accumulator (7) through the four-way valve (6).
  • the accumulator 7 can supply the gasified refrigerant to the compressor 2, thereby completing the cooling cycle by the outdoor unit 1a and the unit cooler 1b.
  • the outdoor heat exchanger 3 is called a condenser 3
  • the indoor heat exchanger 8 is called an evaporator 8.
  • the air passing through the evaporator 8 contains moisture, as the moisture of the air passing through the evaporator 8 condenses and freezes during the evaporation process of the refrigerant in the evaporator 8, the evaporator 8 Frosting may occur and cooling efficiency may decrease.
  • the present invention was devised to more accurately detect the amount of frost formation in the frost, while allowing the configuration for removing frost frost on the evaporator 8 to operate based on the frost frost amount on the vaporizer 8.
  • FIG. 4 is a perspective view of a sensing unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing a sensor module according to an embodiment of the present invention fixed to an evaporator
  • FIG. 6 is a sensor module according to an embodiment of the present invention 7 is a view for explaining an optimal installation position
  • FIG. 7 is a view for explaining the output of the sensor according to the operation time for each installation position of the sensor module shown in FIG. 6.
  • the unit cooler 1b includes a sensor module 10 and a control unit 50 in addition to the evaporator 8 and the indoor fan 9 described above.
  • the evaporator 8 which is an indoor heat exchanger, is connected to the condenser 3 which is an outdoor heat exchanger, and includes a refrigerant pipe 8a having a flow path through which refrigerant flows. That is, the refrigerant flows through the refrigerant pipe 8a of the evaporator 8 and absorbs heat energy from air passing through the evaporator 8 to be evaporated.
  • the refrigerant pipe (8a) is a cylindrical bar (bar) shape is continuously formed, spaced up and down can be arranged in multiples.
  • this is only an example, and the shape and arrangement of the refrigerant pipe 8a are not limited thereto.
  • the evaporator 8 may include a cooling fin 8b that facilitates heat exchange between air and refrigerant passing through the evaporator 8.
  • the indoor fan 9 may cause the flow of air passing through the evaporator 8. That is, the air passing through the evaporator 8 can be cooled by discharging heat energy as a refrigerant flowing through the refrigerant pipe 8a, and the indoor fan is cooled by blowing the cooled air into the room. Can.
  • frost may be formed on the evaporator 8.
  • the sensor module 10 may detect an amount of frost formed on the evaporator 8 and may include a fixing unit 20 and a sensing unit 30 as illustrated in FIG. 5.
  • the fixing unit 20 of the sensor module 10 may be detachably fixed to the evaporator 8.
  • the sensing unit 30 of the sensor module 10 is connected to or coupled to the fixing unit 20 and is arranged to be spaced a predetermined distance from the evaporator 8 to detect the amount of frost formed on the evaporator 8. .
  • the fixing part 20 may be fixed to the refrigerant pipe 8a of the evaporator 8.
  • the fixing part 20 may include a body 21 and legs 22.
  • the sensing unit 30 may be coupled to the body 21.
  • the body 21 and the base 31 may be snap-fit through the snap holes 32a and 32b formed in the base 31 of the sensing unit 30.
  • the legs 22 may be formed extending from the body 21 toward the evaporator 8. In addition, the leg 22 can be fixed to the refrigerant pipe (8a).
  • the leg 22 may be structurally fixed to the refrigerant pipe 8a, and as shown in FIG. 5, the inner circumferential surface of the leg 22 is fixed to be detachably attached to at least a portion of the outer circumferential surface of the refrigerant pipe 8a.
  • the leg 22 may be a bar holder having an inner circumferential surface formed in an arc shape.
  • the sensing unit 30 may be arranged to be spaced a predetermined distance from the evaporator 8.
  • the sensing unit 30 may be provided on one surface facing the evaporator 8 and may include a sensor 33 for detecting the amount of frost formed on the evaporator 8.
  • the sensor 33 may be an infrared sensor that detects an amount of frost frost by measuring the degree of reflection of the infrared (IR) emitted toward the evaporator 8 by the evaporator 8.
  • IR infrared
  • the sensor 33 may include a light emitting part 34 and a light receiving part 35.
  • the electrical signal value and the reference signal value detected when light of the infrared (IR) wavelength band emitted from the light emitting part 34 is reflected by the evaporator 8 or the frost formed on the evaporator 8 and received by the light receiving part 35 Depending on the difference from, it is possible to detect the amount of frost frost.
  • the reference signal value may be an electrical signal value that is received and sensed by the light receiving unit 35 when frost is not formed in the evaporator 8.
  • the senor 33 may detect an amount of frost formed on the evaporator 8 as other means and configurations, such as a differential pressure sensor and a temperature sensor.
  • the sensor module 10 may be disposed on an upstream side of a path (hereinafter, an air flow path) through which air passing through the evaporator 8 flows.
  • the sensor 33 is disposed to face the evaporator 8
  • the sensor 33 is compared to the case where the sensor module 10 is disposed on the upstream side of the air flow path on the downstream side. This is because it is advantageous to prevent frost frosting.
  • the control unit 50 may control so that the frost frosted on the evaporator 8 is removed when the frost frost on the evaporator 8 sensed by the sensor module 10 or the sensor 33 is greater than or equal to a predetermined reference value. have.
  • the control unit 50 includes application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, processors ( controllers), micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing other functions.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors processors
  • controllers micro-controllers
  • microprocessors microprocessors, and other electrical units for performing other functions.
  • the unit cooler 1b is configured to remove frost frosted on the evaporator 8, using high-temperature, high-pressure gas discharged from the compressor 2, or directly to the evaporator 8 It may be provided by spraying water at room temperature or switching the flow path of the refrigerant with the four-way valve 6 so that the defrost cycle is performed.
  • the unit cooler 1b is configured to remove frost frosted on the evaporator 8, and may include a defrost heater 40.
  • the defrost heater 40 may be an electric heater that generates heat when a predetermined current flows and removes frost formed on the evaporator 8.
  • the defrost heater 40 is disposed to surround at least a portion of the evaporator 8, and can uniformly supply heat to the entire evaporator 8 to remove frost.
  • the control unit 50 determines whether a refrigerant is supplied to the refrigerant pipe 8a, whether the indoor fan 9 is operated, and whether the defrost heater 40 is used. It is possible to determine whether the defrosting operation is performed by controlling whether or not the operation is performed.
  • the control unit 50 When the frost formation amount of the frost is less than the reference value, the control unit 50 is supplied with refrigerant to the refrigerant pipe 8a for cooling operation of the unit cooler 1b, the indoor fan 9 is operated, and the defrost heater 40 ) Can be controlled to stop.
  • the control unit 50 blocks the supply of refrigerant to the refrigerant pipe 8a to remove frost, and allows the indoor fan 9 to stop to cool the unit cooler 1b. And the defrost heater 40 may be controlled to operate.
  • control unit 50 determines whether the defrosting operation for the entire evaporator 8 based on the frost frost amount detected by the sensor module 10, the sensor module 10 is the evaporator 8 It is possible to detect the amount of frost on the frost that is implanted in one of the parts.
  • the flow rate of air passing through the evaporator 8 may be different depending on the position on the evaporator 8, in this case, depending on the installation position or sensing part on the evaporator 8 of the sensor module 10,
  • the start and end times of the defrosting operation of the control unit 50 may be different.
  • the installation position of the sensor module 10 on the evaporator 8 is optimized to more accurately detect the amount of frost formed on the evaporator 8 so that the defrosting operation of the controller 50 can be started and terminated in a timely manner. It is necessary to do this, and the present invention has been devised to solve this.
  • the portion in which the sensor module 10 detects frost frosting amount is preferably a portion where the frost frost frost amount changes continuously between cooling operation or defrosting operation of the unit cooler 1b, and will be described later in more detail.
  • the sensor module 10 by installing the sensor module 10 at a position corresponding to an area (hereinafter referred to as a reference area) where the flow rate of air passing through the evaporator 8 is relatively fast among the areas where the evaporator 8 is disposed, the sensor module ( 10) It will be specifically described that the amount of frost formed on the evaporator 8 can be more accurately sensed.
  • the flow rate of air passing through the evaporator 8 may vary depending on the position on the evaporator 8, and the sensor module is analyzed by analyzing characteristics related to frost formation according to the flow rate of the air passing through the evaporator 8 ( Describes optimizing the installation location of 10).
  • a path through which the air passing through the evaporator 8 flows may include an intake path, a residence path, and a discharge path based on the evaporator 8. .
  • the suction path is a path until the air passes through the evaporator 8
  • the residence path is a path during which the air passes through the evaporator 8
  • the discharge path is after the air passes through the evaporator 8 It is a path.
  • a predetermined structure which is different depending on the direction, is disposed around the evaporator 8, and such a structure hinders the flow of air, so the resistance (hereinafter, the suction resistance) that hinders the flow of air on the suction path is: It may vary depending on the direction from the area (A) where the evaporator (8) is placed.
  • the air passages in the up, down, left, and right directions based on the area A in which the evaporator 8 is disposed may be asymmetric, and as a result, the suction resistance may also be asymmetric.
  • the flow rate of air passing through the evaporator 8 can be inversely proportional to the suction resistance. That is, when the suction path is relatively long or is narrowly formed due to an obstacle or the like and the suction resistance is relatively large, the flow velocity of air passing through the suction path may be relatively slow.
  • the area in which the evaporator 8 is disposed may have a rectangular area having upper, lower, left, and right corners and divided into four quadrants.
  • the suction resistance is any two of the upper, lower, left, and right corners, and may be relatively small in directions from the first and second corners adjacent to each other. More specifically, the suction resistance is different depending on the direction from the upper, lower, left, and right corners, but the suction resistance is the smallest in the direction from the first edge, and the suction resistance is the next from the second edge. Can be small.
  • the unit cooler 1b may be installed on the ceiling of a freezing warehouse, and a liquid phase is disposed on the right side of the area A where the evaporator 8 is disposed.
  • a region B in which a machine room including a distributor for distributing refrigerant, a header for laminating gaseous refrigerant, a part of the electric motor 9a for indoor fans, and the like is disposed.
  • the suction resistance to the area A where the evaporator 8 is disposed is upper, right, left, and left of the area A where the evaporator 8 is disposed. It may be large in the order of the downward direction.
  • the ceiling is present in the upward direction, so the suction resistance in the upper direction is large in the first order, and the mechanical chamber is present in the right direction, so that the suction resistance in the right direction is greater in the second order, and the left Since the direction is adjacent to the ceiling, the suction resistance in the left direction is large in the third order, and the suction resistance in the lower direction without a special flow disturbance element may be large in the fourth order.
  • the flow rate of air passing through the evaporator 8 is inversely proportional to the suction resistance, as shown in FIG. 6, based on the area A where the evaporator 8 is disposed, air passing through the evaporator 8
  • the flow velocity of may be faster toward the lower and left directions.
  • the lower direction may be the direction from the first corner
  • the left direction may be the direction from the second corner
  • the right direction may be the direction from the third corner
  • the upper direction may be the direction from the fourth corner.
  • the flow rate of air passing through the evaporator (8) may be faster toward the direction from the first and second edges.
  • the flow rate of air passing through the evaporator 8 may vary depending on the position on the region A where the evaporator 8 is disposed, and is particularly fast in the direction from the first and second edges described above.
  • the fast flow rate of air passing through the evaporator 8 may mean that the amount of convective heat transfer from the air to the refrigerant is large, and that the flow rate of air passing through the evaporator 8 is large.
  • the amount of convective heat transfer from the air to the refrigerant is relatively large in the portion of the evaporator 8 through which air having a relatively fast flow rate passes, so that the degree of cooling of the air and the degree of overheating of the refrigerant can be relatively large.
  • the graph shown in FIG. 6 is an actual measured data value, and the flow velocity of air passing through the evaporator 8 increases toward the lower and left directions, and correspondingly, the degree of cooling of the air, that is, passing through the evaporator 8 It can be seen that the air temperature difference ( ⁇ T) before and after also increases as it goes toward the lower and left directions.
  • the flow rate of air is relatively large in the portion of the evaporator 8 through which the air having a relatively fast flow rate passes, the supply of moisture that may be implanted in the evaporator 8 may be relatively large.
  • implantation growth to the castle proceeds rapidly due to a reduction in the degree of superheat of the refrigerant. It can be seen that implantation growth may stagnate after some point.
  • the sensor module 10 is installed in a position corresponding to an area (hereinafter referred to as a reference area) where the flow rate of air passing through the evaporator 8 is relatively fast among the areas A where the evaporator 8 is disposed. desirable.
  • the reference area may be an area through which the air sucked in a direction in which the suction resistance is relatively small passes among the areas A in which the evaporator 8 is disposed.
  • the reference region may be present on a quadrant that includes a portion of the first and second corners when the region A in which the evaporator 8 is disposed is divided into four quadrants. It can be seen from the foregoing that the quadrant is an area through which air having a relatively high flow rate passes, compared to the remaining quadrants.
  • the unit cooler 1b according to the present invention is installed on the ceiling of a freezing warehouse, and a machine room is disposed on the right side of the area A where the evaporator 8 is disposed. It can be seen from the above that the first edge is the lower edge, and the second edge is the left edge when the region B is to be present.
  • the third quadrant is a quadrant including a portion of the lower and left corners, and the reference region is on the third quadrant.
  • the sensor module 10 is installed at a position corresponding to the reference area existing on the third quadrant, it is possible to more accurately detect the amount of frost formed on the evaporator 8.
  • the upper and lower heights (H) and left and right widths (W) of the region (A) in which the evaporator (8) is disposed may be determined by using the point at which the lower and left edges intersect as the origin. have.
  • the reference region in the TA region to more accurately detect the amount of frost formed on the evaporator 8 referring to FIG. 7, when the reference region is present in the TA region And, the case where the reference area is present in a predetermined area (CA area) in the first quadrant is as follows.
  • the graph shown in FIG. 7 shows the actual measured data value, the horizontal axis represents the cooling operation time (t), the vertical axis represents the sensor output (V), and the sensor output (V) is the evaporator (8). ), the smaller the amount of frost formation on frost frost.
  • the reference region is present in the CA region, which is a region in which the flow velocity U of the air passing through the evaporator 8 is relatively slow, implantation growth of frost occurs rapidly in the early stage of cooling operation, but implantation growth of frost occurs after that. You can see that it is stagnant.
  • the reference region is present in the TA region, which is a relatively fast flow rate U of the air passing through the evaporator 8, it can be confirmed that frost-grown growth is continuously performed between cooling operations.
  • the cooling operation time is close to 2.5 hr, it is confirmed that the difference in the output (V) of the sensor of 0.5 V occurs compared to the case where the reference region exists in the CA region (that is, as much as the frost frost amount corresponding to 0.5 V). Means that it can detect more).
  • the presence of the reference region in the TA region can continuously detect the amount of frost formed by the sensor module 10 without being affected by the cooling operation time. It can be seen that it is advantageous to more accurately detect the amount of frost formation in frost frost (8).
  • frost when frost is formed on the sensor 33, the function of the sensor 33 that detects the amount of frost formed on the evaporator 8 may be reduced, so it is necessary to periodically remove the frost formed on the sensor 33. There is.
  • the sensing unit 30 may include heating elements 37 and 38 that remove the frost formed on the sensor 33 by generating heat when a predetermined current flows. Frost generated on the sensor 33 may be removed by heat generated from the heating elements 37 and 38.
  • the heating element 37 may be a plurality of heating elements arranged at a predetermined distance from the sensor 33 to surround the sensor 33. Thereby, frost frosted on the sensor 33 can be effectively removed.
  • the sensor 33 and the heating elements 37 and 38 may be disposed on the base 31 of the sensing unit 30.
  • the base 31 may be formed of a material having a high thermal conductivity, thereby facilitating heat transfer from the heating elements 37 and 38 to the sensor 33 on the base 31 to effectively remove frost frosting on the sensor 33. have.

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Abstract

본 발명은 응축기에 연결되고, 내부에 냉매가 유동하는 유로가 형성된 냉매배관을 포함하는 증발기; 상기 증발기를 통과하는 공기의 유동을 일으키는 실내팬; 상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 센서 모듈; 및 상기 센서 모듈에 의해 감지된 성에의 착상량이 기준값 이상이면 상기 증발기에 착상되는 성에가 제거되도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 센서 모듈은, 상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 설치되는 유닛쿨러에 관한 것이다.

Description

유닛쿨러
본 발명은 냉동 또는 냉장을 위한 유닛쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서 모듈을 최적의 위치에 설치하여, 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지할 수 있는 유니쿨러에 관한 것이다.
일반적으로 유닛쿨러(unit cooler)는 증발기와 팬으로 구성된 냉방 장치로서, 냉매는 상기 증발기를 거치며 상기 증발기 주위의 공기를 냉각시키고, 상기 냉각된 공기를 상기 팬이 실내(예를 들어, 냉동 창고)로 송풍시킴에 따라 상기 실내가 냉방될 수 있다.
종래 기술에 따른 유닛쿨러는 상기 냉매의 증발 과정에서 공기 중의 수분이 응축, 동결됨에 따라, 상기 증발기에 성에가 착상되어 냉방 효율이 저하되는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하고자, 유닛쿨러에 제상 히터를 장착해 상기 증발기에 착상된 성에를 제거하였으나, 상기 제상 히터가 일정한 주기로 동작되도록 설정됨으로써 에너지가 필요 이상으로 과소비되거나 상기 제상 히터의 수명이 단축되는 문제가 있었다.
즉, 유닛쿨러가 운전되는 계절, 날씨, 온도, 습도와, 냉방 대상 공간인 실내가 외부에 노출된 시간 또는 빈도 등 유닛쿨러의 내, 외적인 요소에 따라 상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량이 다를 수 있음에도, 이러한 정량적인 데이터에 무관하게 상기 제상 히터가 일정한 주기로 동작되면 불필요한 에너지가 소비될 수 있고, 상기 실내에 보관되는 식품의 신선도가 저하될 수 있고, 상기 제상 히터의 수명이 단축되어 수리 및 교체 비용이 발생되는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 제상 히터의 동작 조건으로서 상기 성에의 착상량을 감지하는 센서를 구비하는 유닛쿨러의 경우, 상기 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상기 증발기 상의 위치에 따라 달라, 상기 센서의 설치 위치에 따라 감지되는 성에의 착상량 에 차이가 생기는 문제가 있었다. 즉, 상기 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하기 위해, 상기 센서의 설치 위치를 최적화하려는 시도가 없었다.
또한, 상기 센서에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있는 구성을 제시하지 못하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는, 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 토대로 성에 제거를 위한 동작 여부를 제어할 수 있는 유닛쿨러를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는, 증발기 상의 위치에 따라 상이한 성에의 착상량을 보다 정확하게 측정할 수 있는 유닛쿨러를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제3 과제는, 센서에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있는 유닛쿨러를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 유닛쿨러는, 증발기; 실내팬; 상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 센서 모듈; 및 상기 센서 모듈에 의해 감지된 성에의 착상량이 기준값 이상이면 상기 증발기에 착상되는 성에가 제거되도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 센서 모듈은, 상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 설치된다.
상기 증발기를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)는, 공기가 상기 증발기를 통과하기 전까지의 경로인 흡입 경로; 공기가 상기 증발기를 통과하는 동안의 경로인 체류 경로; 및 공기가 상기 증발기를 통과한 후의 경로인 토출 경로를 포함하고, 상기 흡입 경로 상의 공기의 유동을 방해하는 저항(이하, 흡입 저항)은, 상기 증발기가 배치되는 영역으로부터의 방향에 따라 다를 수 있다.
상기 증발기를 통과하는 공기의 유속은, 상기 흡입 저항에 반비례하고, 상기 기준 영역은, 상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 흡입 저항이 상대적으로 작은 방향에서 흡입되는 공기가 통과하는 영역일 수 있다.
상기 증발기가 배치되는 영역은, 상하좌우측 모서리를 가지고, 4 개의 사분면으로 분할되는 장방형의 영역이고, 상기 흡입 저항은, 상기 상하좌우측 모서리 중 어느 2 개로서, 서로 인접하는 제1 및 제2 모서리로부터의 방향에서 상대적으로 작고, 상기 기준 영역은, 상기 4 개의 사분면 중, 상기 제1 및 제2 모서리의 일부를 포함하는 사분면 상에 존재할 수 있다.
상기 증발기가 배치되는 영역은, 상하 높이 및 좌우 폭이, 상기 제1 및 제2 모서리가 교차하는 지점을 원점으로 하여 정해지고, 상기 기준 영역은, 상기 원점으로부터, 상기 상하 높이의 1/4 지점 및 상기 좌우 폭의 1/3 지점 내의 영역 상에 존재할 수 있다.
상기 센서 모듈은, 상기 성에의 착상량을 감지하는 센서를 구비하고, 상기 감지부는, 소정의 전류가 흐르면 발열되어 상기 센서에 착상되는 성에를 제거하는 발열체를 포함할 수 있고, 상기 발열체는, 상기 센서를 감싸도록 상기 센서로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 복수 개의 발열체를 포함할 수 있다.
상기에서 언급되지 않은 과제의 해결수단은 본 발명의 실시예에 관한 설명으로부터 충분히 도출될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 센서 모듈이 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지함으로써, 상기 성에의 착상량을 토대로 성에 제거를 위한 동작 여부를 제어할 수 있다.
둘째, 센서 모듈이 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역에 대응하는 위치에 설치됨으로써 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
셋째, 복수 개의 발열체가 센서를 감싸도록 배치됨으로써 센서에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러가 냉동 창고에서 설치된 모습을 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 유닛쿨러의 정면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러와 실외기의 개략도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감지부의 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈이 증발기에 고정된 모습을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈의 최적의 설치 위치를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 6에 도시된 센서 모듈의 설치 위치별 운전 시간에 따른 센서의 출력을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 3를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러가 냉동 창고에서 설치된 모습을 도시한 도면, 도 2는 도 1에 도시된 유닛쿨러의 정면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러와 실외기의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유닛쿨러(1b)는 냉동 창고의 천장에 복수 개가 설치될 수 있고, 상기 냉동 창고에는 냉장 또는 냉동 식품들이 보관될 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것일 뿐, 유닛쿨러(1b)가 설치되는 장소 또는 설치 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유닛쿨러(1b)는 냉매배관에 의해 실외기(1a)와 연결될 수 있고, 도 2 및 도 3을 참고하여 실외기(1a) 및 유닛쿨러(1b)에 의한 냉방 운전을 설명하면 다음과 같다.
실외기(1a)는 압축기(2), 실외측 열교환기(3), 실외팬(4), 팽창기구(5), 사방밸브(6) 및 어큐뮬레이터(7)를 포함할 수 있고, 실내기 또는 유닛쿨러(1b)는 실내측 열교환기(8) 및 실내팬(9)을 포함할 수 있다.
도 3의 실선 화살표를 참고하면, 사방밸브(6)로 냉매의 유로를 절환하여 실외측 열교환기(3)가 증발기로 기능하고, 실내측 열교환기(8)가 응축기로 기능하도록 함으로써 난방 사이클을 수행할 수도 있으나, 본 발명은 실내 냉방 시 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확히 감지하는 데 목표를 두고 있으므로, 이하에서는 냉방 사이클을 상세히 설명한다.
도 3의 점선 화살표를 참고하면, 어큐뮬레이터(7)에서 압축기(2)로 유입되는 저온, 저압의 냉매는 압축기용 전동기(2a)에 의해 구동되는 압축기(2)로부터 고온, 고압의 상태로 토출될 수 있다.
압축기(2)에서 토출된 냉매는 실외측 열교환기(3)로 유입되어, 실외 공기와 열교환될 수 있다. 이때, 냉매로부터 실외 공기로 열에너지가 전달되므로, 실외 공기의 온도는 상승되고, 냉매는 응축되므로, 실외측 열교환기(3)는 응축기로 이해될 수 있다. 이 경우, 실외팬용 전동기(4a)에 의해 구동되는 실외팬(4)으로 실외측 열교환기(3)에 제공되는 공기의 양을 조절할 수 있다.
실외측 열교환기(3)를 통과한 냉매는 팽창기구(5)를 통과하며 저온, 저압으로 팽창될 수 있다.
팽창기구(5)를 통과한 냉매는 실내측 열교환기(8)로 유입되어, 실내 공기와 열교환될 수 있다. 이때, 냉매로 실내 공기의 열에너지가 전달되므로, 실내 공기의 온도는 하강되고, 냉매는 증발되므로, 실내측 열교환기(8)는 증발기로 이해될 수 있다. 이 경우, 실내팬용 전동기(9a)에 의해 구동되는 실내팬(9)으로 실내측 열교환기(8)에 제공되는 공기의 양을 조절할 수 있다. 이로써 실내가 냉방될 수 있다.
실내측 열교환기(8)를 통과한 냉매는 사방밸브(6)를 거쳐 어큐뮬레이터(7)로 유입될 수 있다. 어큐뮬레이터(7)는 압축기(2)에 기체화된 냉매를 공급할 수 있고, 이로써 실외기(1a) 및 유닛쿨러(1b)에 의한 냉방 사이클이 완성된다.
이하, 상기한 냉방 사이클이 수행되는 것을 전제로, 실외측 열교환기(3)는 응축기(3)로 부르고, 실내측 열교환기(8)는 증발기(8)로 부르도록 한다.
한편, 증발기(8)를 통과하는 공기는 수분을 포함하고 있으므로, 증발기(8)에서의 냉매의 증발 과정 동안에 증발기(8)를 통과하는 공기의 수분이 응축, 동결됨에 따라, 증발기(8)에 성에가 착상되어 냉방 효율이 저하될 수 있다.
본 발명은 증발기(8)에 착상된 성에를 제거하는 구성이, 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량을 토대로 동작되도록 하면서, 상기 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하기 위해 안출된 것이다.
이로써, 에너지가 필요 이상을 소비되는 것을 막을 수 있고, 실내에 보관되는 식품 등의 신선도를 유지하는 데 유리(왜냐하면, 성에를 제거하는 구성이 동작되는 경우, 유닛쿨러(1b)의 냉방 운전이 정지되어 실내 온도가 상승하기 때문이다)하고, 성에를 제거하는 구성의 내구성이 약화되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 7를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러의 구성 중 센서 모듈 및 이의 설치 위치를 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감지부의 사시도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈이 증발기에 고정된 모습을 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서 모듈의 최적의 설치 위치를 설명하기 위한 도면, 도 7은 도 6에 도시된 센서 모듈의 설치 위치별 운전 시간에 따른 센서의 출력을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러(1b)는 상기한 증발기(8) 및 실내팬(9) 이외에도 센서 모듈(10)과 제어부(50)를 포함한다.
실내측 열교환기인 증발기(8)는 실외측 열교환기인 응축기(3)와 연결되고, 내부에 냉매가 유동하는 유로가 형성된 냉매배관(8a)을 포함한다. 즉, 냉매는 증발기(8)의 냉매배관(8a)을 유동하며 증발기(8)를 통과하는 공기로부터 열 에너지를 흡수하여 증발될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 냉매배관(8a)은 원통 형의 바(bar) 형상이 연속되게 형성되며, 상하로 이격되어 다중으로 배열될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐, 냉매배관(8a)의 형상 및 배열이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 증발기(8)는 증발기(8)를 통과하는 공기와 냉매 사이의 열교환을 보다 원활하게 하는 냉각핀(8b)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실내팬(9)은 증발기(8)를 통과하는 공기의 유동을 일으킬 수 있다. 즉, 증발기(8)를 통과하는 공기는 냉매배관(8a)을 유동하는 냉매로 열 에너지를 방출하여 냉각될 수 있고, 이러한 냉각된 공기를 실내팬(9)이 실내로 송풍시킴으로써 실내가 냉방될 수 있다.
이 경우, 증발기(8)를 통과하는 공기 중에 포함된 수분이 상기한 냉매의 증발 과정 동안에 응축, 동결됨에 따라, 증발기(8)에 성에가 착상될 수 있다.
센서 모듈(10)은 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 감지할 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 고정부(20) 및 감지부(30)를 포함할 수 있다.
센서 모듈(10)의 고정부(20)는 증발기(8)에 탈부착 가능하게 고정될 수 있다. 센서 모듈(10)의 감지부(30)는 고정부(20)에 연결 또는 결합되고, 증발기(8)로부터 소정 거리 이격되게 배치되어 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 감지할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 증발기(8)의 냉매배관(8a)에 고정부(20)가 고정될 수 있다. 고정부(20)는 바디(21) 및 레그(22)를 포함할 수 있다. 바디(21)에 감지부(30)가 결합될 수 있다. 일 예로써, 감지부(30)의 베이스(31)에 형성된 스냅홀(32a, 32b)을 통해, 바디(21)와 베이스(31)가 스냅핏 결합될 수 있다.
레그(22)는 바디(21)로부터 증발기(8)를 향해 연장 형성될 수 있다. 또한, 레그(22)는 냉매배관(8a)에 고정될 수 있다.
레그(22)는 냉매배관(8a)에 구조적으로 고정될 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 레그(22)의 내주면이 냉매배관(8a)의 외주면 중 적어도 일부와 밀착됨으로써 탈부착 가능하게 고정될 수 있다. 즉, 냉매배관(8a)이 원통 형의 바(bar) 형상인 경우, 레그(22)는 내주면이 호 형상으로 형성된 바 홀더(bar holder)일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 감지부(30)는 증발기(8)로부터 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 감지부(30)는 증발기(8)와 마주하고 있는 일면에 설치되어 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 센서(33)를 구비할 수 있다.
센서(33)는 증발기(8)를 향해 발산된 적외선(IR)이 증발기(8)에 의해 반사된 정도를 측정해 성에의 착상량을 감지하는 적외선 센서일 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 센서(33)는 발광부(34)와, 수광부(35)를 포함할 수 있다. 발광부(34)에서 발광된 적외선(IR) 파장대의 빛이 증발기(8) 또는 증발기(8)에 착상된 성에의 의해 반사되어 수광부(35)에 수광되며 감지되는 전기적 신호값과, 기준 신호값과의 차이에 따라 성에의 착상량을 감지할 수 있다. 여기서, 기준 신호값은 증발기(8)에 성에가 형성되지 않은 경우에의 수광부(35)에 수광되며 감지되는 전기적 신호값일 수 있다.
다만, 본 발명의 실시예 따라, 센서(33)는 차압 센서, 온도 센서 등 다른 수단 및 구성으로서 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량을 감지할 수도 있다.
센서 모듈(10)은 증발기(8)를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)의 상류측에 배치될 수 있다.
이는 상기한 바와 같이, 센서(33)가 증발기(8)와 마주하도록 배치되므로, 센서 모듈(10)이 상기 공기 유로의 상류측에 배치되는 경우가 하류측에 배치되는 경우에 비해 센서(33)에 성에가 착상되는 것을 방지하는 데 유리하기 때문이다.
제어부(50)는 센서 모듈(10) 또는 센서(33)에 의해 감지된 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량이 소정의 기준값 이상이면, 증발기(8)에 착상되는 성에가 제거되도록 제어할 수 있다.
제어부(50)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러(1b)는 증발기(8)에 착상되는 성에가 제거되도록 하는 구성으로서, 압축기(2)에서 토출되는 고온, 고압의 가스를 이용하거나, 증발기(8)에 직접 상온의 물을 살포하거나, 사방밸브(6)로 냉매의 유로를 절환하여 제상 사이클이 수행되도록 하는 것 등을 구비할 수 있다.
또는 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러(1b)는 증발기(8)에 착상되는 성에가 제거되도록 하는 구성으로서, 제상 히터(40)를 구비할 수 있다. 제상 히터(40)는 소정의 전류가 흐르면 발열되어 증발기(8)에 착상된 성에를 제거하는 전기 히터일 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않으나, 제상 히터(40)는 증발기(8)의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어, 증발기(8) 전체에 균일하게 열을 공급하여 성에를 제거할 수 있다.
일 예로써, 유닛쿨러(1b)가 제상 히터(40)를 구비하는 경우, 제어부(50)는 냉매배관(8a)으로의 냉매 공급 여부, 실내팬(9)의 동작 여부, 제상 히터(40)의 동작 여부 등을 제어하여 제상 동작 여부를 결정할 수 있다.
상기 성에의 착상량이 상기 기준값 미만이면, 제어부(50)는 유닛쿨러(1b)의 냉방 운전을 위해, 냉매배관(8a)으로 냉매가 공급되고, 실내팬(9)이 동작되고, 제상 히터(40)는 정지되도록 제어할 수 있다.
상기 성에의 착상량이 상기 기준값 이상이면, 제어부(50)는 성에 제거를 위해, 냉매배관(8a)으로의 냉매 공급을 차단하고, 실내팬(9)이 정지되도록 하여 유닛쿨러(1b)의 냉방 운전을 정지하고, 제상 히터(40)는 동작되도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(50)는 센서 모듈(10)에 의해 감지된 성에의 착상량을 토대로 증발기(8) 전체를 대상으로 한 제상 동작 여부를 결정하는데, 상기한 센서 모듈(10)은 증발기(8) 중 어느 일 부분에 착상되는 성에의 착상량을 감지할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 증발기(8) 상의 위치에 따라 상이할 수 있고, 이 경우 센서 모듈(10)의 증발기(8) 상의 설치 위치 또는 감지 부분에 따라, 상기한 제어부(50)의 제상 동작의 개시 및 종료 시점이 상이할 수 있다.
즉, 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하여 제어부(50)의 제상 동작이 적시에 개시 및 종료될 수 있도록, 증발기(8) 상의 센서 모듈(10)의 설치 위치를 최적화하는 것이 필요하며, 본 발명은 이를 해결하기 위해 안출된 것이다.
여기서, 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 '보다 정확하게 감지'한다는 의미는, 센서 모듈(10)이 국부적으로 감지한 성에 착상량이, 증발기(8) 전체를 대상으로 한 제상 동작 여부를 결정하는 정보로 활용되기에 적절하다고 할 수 있을 정도로 대표성을 갖는 경우를 말한다. 이를 위해, 센서 모듈(10)이 성에 착상량을 감지하는 부분은, 유닛쿨러(1b)의 냉방 운전 또는 제상 동작 간에 성에 착상량의 변화가 지속적인 부분으로 하는 것이 바람직하고, 보다 상세히는 후술한다.
이하, 증발기(8)가 배치되는 영역 중, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 센서 모듈(10)을 설치함으로써, 센서 모듈(10)이 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 '보다 정확하게 감지'할 수 있음을 구체적으로 설명한다.
먼저 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 증발기(8) 상의 위치에 따라 다를 수 있음을 설명하고, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속에 따른 성에의 착상에 관한 특성을 분석해 센서 모듈(10)의 설치 위치를 최적화하는 것을 설명한다.
실내팬(9)의 동작에 따라, 증발기(8)를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)는, 증발기(8)를 기준으로 흡입 경로, 체류 경로 및 토출 경로를 포함할 수 있다.
상기 흡입 경로는 공기가 증발기(8)를 통과하기 전까지의 경로이고, 상기 체류 경로는 공기가 증발기(8)를 통과하는 동안의 경로이고, 상기 토출 경로는 공기가 증발기(8)를 통과한 후의 경로이다.
일반적으로 증발기(8)의 주위에는 방향에 따라 각기 다른 소정의 구조물이 배치되고, 이러한 구조물은 공기의 유동을 방해하므로, 상기 흡입 경로 상의 공기의 유동을 방해하는 저항(이하, 흡입 저항)은, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)으로부터의 방향에 따라 다를 수 있다.
즉, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 기준으로 상하좌우측 방향에서의 공기 유로는 비대칭일 수 있고, 이로 인해 상기 흡입 저항도 비대칭일 수 있다.
증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기 흡입 저항에 반비례할 수 있다. 즉, 상기 흡입 경로가 상대적으로 길거나, 장애물 등으로 인해 좁게 형성되어 상기 흡입 저항이 상대적으로 큰 경우, 상기 흡입 경로를 통과하는 공기의 유속은 상대적으로 느릴 수 있다.
도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 증발기(8)가 배치되는 영역은 상하좌우측 모서리를 가지고, 4 개의 사분면으로 분할되는 장방형의 영역일 수 있다.
이 경우, 상기 흡입 저항은, 상기 상하좌우측 모서리 중 어느 2 개로서, 서로 인접하는 제1 및 제2 모서리로부터의 방향에서 상대적으로 작을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 상하좌우측 모서로부터의 방향에 따라 상기 흡입 저항이 각각 다르되, 상기 제1 모서리로부터의 방향에서 상기 흡입 저항이 가장 작고, 상기 제2 모서리로부터의 방향에서 상기 흡입 저항이 그 다음으로 작을 수 있다.
일 예로써, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유닛쿨러(1b)는 냉동 창고의 천장에 설치될 수 있고, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)의 우측에는 액상 냉매를 분배하는 분배기, 기상 냉매를 합지하는 헤더, 실내팬용 전동기(9a)의 일부 등을 구비하는 기계실이 배치되는 영역(B)이 존재할 수 있다.
유닛쿨러(1b)의 정면을 바라보는 것을 기준으로, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)까지의 상기 흡입 저항은, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)의 상측, 우측, 좌측 및 하측 방향의 순으로 클 수 있다.
즉, 상기 상측 방향으로 상기 천장이 존재하여 상기 상측 방향에서의 흡입 저항이 제1 순위로 크고, 상기 우측 방향으로 상기 기계실이 존재하여 상기 우측 방향에서의 흡입 저항이 제2 순위로 크고, 상기 좌측 방향이 상기 천장과 인접하기 때문에 상기 좌측 방향에서의 흡입 저항이 제3 순위로 크고, 특별한 유동 방해 요소가 없는 상기 하측 방향에서의 흡입 저항이 제4 순위로 클 수 있다.
그리고 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기 흡입 저항에 반비례하므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 기준으로, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기 하측 및 좌측 방향으로 갈수록 빠를 수 있다.
이 경우, 상기 하측 방향이 상기한 제1 모서리로부터의 방향이 되고, 상기 좌측 방향이 상기한 제2 모서리로부터의 방향이 될 수 있다. 또한, 상기 우측 방향을 제3 모서리로부터의 방향으로 하고, 상기 상측 방향을 제4 모서리로부터의 방향으로 할 수 있다.
그리고 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 기준으로, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기한 제1 및 제2 모서리로부터의 방향으로 갈수록 빠를 수 있다.
이상, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 증발기(8)가 배치되는 영역(A) 상의 위치에 따라 다를 수 있음을 설명하였고, 특히 상기한 제1 및 제2 모서리로부터의 방향으로 갈수록 빠르다는 것을 설명하였다.
여기서, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 빠르다는 것은, 공기로부터 냉매로의 대류 열전달량이 크다는 것과, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유량이 많다는 것을 의미할 수 있다.
이와 같은 특성 때문에, 상대적으로 빠른 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분에서는 공기로부터 냉매로의 대류 열전달량이 상대적으로 크므로, 공기의 냉각 정도 및 냉매의 과열 정도가 상대적으로 클 수 있다. 도 6에 도시된 그래프는 실제 측정한 데이터 값으로, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속은 상기 하측 및 좌측 방향으로 갈수록 빨라지고, 이에 대응해 공기의 냉각 정도 즉, 증발기(8)를 통과하기 전후의 공기 온도차(ΔT)도 상기 하측 및 좌측 방향으로 갈수록 커지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상대적으로 빠른 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분에서는 공기의 유량이 상대적으로 많으므로, 증발기(8)에 착상될 수 있는 수분의 공급이 상대적으로 많을 수 있다.
상기한 특성을 종합하면, 상대적으로 빠른 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분이, 그 외 부분과 비교해, 냉매의 과열도 증가로 인해 성에의 착상 성장이 느리게 진행되되, 수분의 공급이 충분하여 성에의 착상 성장이 꾸준하게 진행될 수 있음을 알 수 있다.
반대로, 상대적으로 느린 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분이, 그 외 부분과 비교해, 냉매의 과열도 감소로 인해 성에의 착상 성장이 빠르게 진행되되, 수분의 공급이 부족하여 성에의 착상 성장이 어느 시점 이후에는 정체될 수 있음을 알 수 있다.
즉, 상대적으로 느린 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분에 대응하는 위치에 센서 모듈(10)을 설치할 경우 어느 시점 이후에는, 증발기(8)의 다른 부분에서는 성에의 착상량이 증가되고 있음에도, 감지 부분의 성에의 착상 성장이 정체된 것으로 감지되어, 제어부(50)에 의한 제상 동작이 적시에 이루어지지 못할 수 있다.
이에 반해, 상대적으로 빠른 유속을 갖는 공기가 통과하는 증발기(8)의 부분에 대응하는 위치에 센서 모듈(10)을 설치할 경우 시점에 상관 없이 감지 부분의 성에의 착상 성장이 지속되는 것으로 감지되어, 제어부(50)에 의한 제상 동작이 적시에 이루어질 수 있다.
그러므로, 센서 모듈(10)은 증발기(8)가 배치되는 영역(A) 중, 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 기준 영역은 증발기(8)가 배치되는 영역(A) 중, 상기 흡입 저항이 상대적으로 작은 방향에서 흡입되는 공기가 통과하는 영역일 수 있다.
상기 기준 영역은 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 4 개의 사분면으로 분할할 경우, 상기한 제1 및 제2 모서리의 일부를 포함하는 사분면 상에 존재할 수 있다. 해당 사분면이 나머지 사분면과 비교해, 상대적으로 유속이 빠른 공기가 통과하는 영역임은 전술한 내용으로부터 알 수 있다.
일 예로써, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유닛쿨러(1b)가 냉동 창고의 천장에 설치되고, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)의 우측에 기계실이 배치되는 영역(B)이 존재하는 경우, 상기한 제1 모서리는 상기 하측 모서리이고, 상기한 제2 모서리는 상기 좌측 모서리임은 전술한 내용으로부터 알 수 있다.
이 경우, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)을 분할한 4 개의 사분면 중, 제3 사분면이 상기 하측 및 좌측 모서리의 일부를 포함하는 사분면임을 알 수 있고, 상기 기준 영역은 제3 사분면 상에 존재할 수 있다. 제3 사분면 상에 존재하는 상기 기준 영역에 대응하는 위치에 센서 모듈(10)이 설치됨에 따라, 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지할 수 있다.
나아가, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하측 및 좌측 모서리가 교차하는 지점을 원점으로 하여, 증발기(8)가 배치되는 영역(A)의 상하 높이(H) 및 좌우 폭(W)을 정할 수 있다.
이 경우, 상기 기준 영역이 원점에 가까울수록 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속(U)이 빨라지고, 증발기(8)를 통과하기 전후의 공기의 온도차(ΔT)가 커지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 상기 원점으로부터, 상하 높이(H)의 1/4 지점(H/4) 및 좌우 폭(W)의 1/3 지점(W/3)을 경계로, 상기한 특성이 약 1.6 배 이상 커지는 것을 확인할 수 있다.
이에, 상기 기준 영역을 지점 H/4 및 W/3 영역(TA 영역) 내에 존재하는 것으로 하는 것이 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하는 데 유리할 수 있다.
반대로, 상기 기준 영역이 원점으로부터 멀어질수록(즉, 제1 사분면에 가까워질수록) 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속(U)이 느려지고, 증발기(8)를 통과하기 전후의 공기의 온도차(ΔT)가 작아지는 것을 확인할 수 있다.
상기 기준 영역이 TA 영역 내에 존재하는 것이 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하는 데 유리하다는 것을 설명하기 위해, 도 7을 참고하여, 상기 기준 영역이 TA 영역 내에 존재하는 경우와, 상기 기준 영역이 제1 사분면 내의 소정 영역(CA 영역) 내에 존재하는 경우를 비교하면 다음과 같다.
도 7에 도시된 그래프는 실제 측정한 데이터 값을 표시한 것으로, 가로축은 냉방 운전시간(t)을 나타내고, 세로축은 센서의 출력(V)을 나타내고, 여기서 센서의 출력(V)은 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량이 적을수록 클 수 있다.
상기 기준 영역이 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속(U)이 상대적으로 느린 영역인 CA 영역 내에 존재하면, 냉방 운전 초기에는 성에의 착상 성장이 급격히 진행되나, 그 이후에는 성에의 착상 성장이 정체되는 것을 확인할 수 있다.
이에 반해, 상기 기준 영역이 증발기(8)를 통과하는 공기의 유속(U)이 상대적으로 빠른 영역인 TA 영역 내에 존재하면, 냉방 운전 간에 성에의 착상 성장이 지속적으로 이루어지고 있음을 확인할 수 있고, 특히 냉방 운전시간이 2.5 hr에 가까우면, 기준 영역이 CA 영역 내에 존재하는 경우에 비해 0.5 V의 센서의 출력(V) 차이가 발생하는 것을 확인(즉, 0.5 V에 대응하는 성에의 착상량만큼을 더 감지할 수 있음을 의미함)할 수 있다.
그러므로, 상기 기준 영역이 CA 영역 내에 존재하는 것과 비교해, 상기 기준 영역이 TA 영역 내에 존재하는 것이 센서 모듈(10)에 의한 성에의 착상량 감지를 냉방 운전시간에 구애받음 없이 지속적으로 할 수 있어 증발기(8)에 착상되는 성에의 착상량을 보다 정확하게 감지하는 데 유리하다는 것을 알 수 있다.
한편, 센서(33)에 성에가 착상되면 증발기(8)에 착상된 성에의 착상량을 감지하는 센서(33)의 기능이 저하될 수 있으므로, 센서(33)에 형성된 성에를 주기적으로 제거할 필요가 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 감지부(30)는 소정의 전류가 흐르면 발열되어 센서(33)에 착상되는 성에를 제거하는 발열체(37, 38)를 포함할 수 있다. 발열체(37, 38)에서 발생된 열에 의해 센서(33)에 착상되는 성에가 제거될 수 있다.
발열체(37)는 센서(33)를 감싸도록 센서(33)로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 복수 개의 발열체일 수 있다. 이로써, 센서(33)에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있다.
상기한 센서(33) 및 발열체(37, 38)는 감지부(30)의 베이스(31) 상에 배치될 수 있다. 베이스(31)는 열전도율이 높은 재질로 형성될 수 있고, 이로써 베이스(31) 상에서 발열체(37, 38)로부터 센서(33)로의 열전달이 용이해져 센서(33)에 착상되는 성에를 효과적으로 제거할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 유닛쿨러를 첨부도면을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 예측할 수 있는 다양한 변형이나 균등한 범위내에서의 실시가 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 응축기에 연결되고, 내부에 냉매가 유동하는 유로가 형성된 냉매배관을 포함하는 증발기;
    상기 증발기를 통과하는 공기의 유동을 일으키는 실내팬;
    상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 센서 모듈; 및
    상기 센서 모듈에 의해 감지된 성에의 착상량이 기준값 이상이면 상기 증발기에 착상되는 성에가 제거되도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 센서 모듈은,
    상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 증발기를 통과하는 공기의 유속이 상대적으로 빠른 영역(이하, 기준 영역)에 대응하는 위치에 설치되는 유닛쿨러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증발기를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)는,
    공기가 상기 증발기를 통과하기 전까지의 경로인 흡입 경로;
    공기가 상기 증발기를 통과하는 동안의 경로인 체류 경로; 및
    공기가 상기 증발기를 통과한 후의 경로인 토출 경로를 포함하고,
    상기 흡입 경로 상의 공기의 유동을 방해하는 저항(이하, 흡입 저항)은,
    상기 증발기가 배치되는 영역으로부터의 방향에 따라 다른 유닛쿨러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증발기를 통과하는 공기의 유속은,
    상기 흡입 저항에 반비례하고,
    상기 기준 영역은,
    상기 증발기가 배치되는 영역 중, 상기 흡입 저항이 상대적으로 작은 방향에서 흡입되는 공기가 통과하는 영역인 유닛쿨러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 증발기가 배치되는 영역은,
    상하좌우측 모서리를 가지고, 4 개의 사분면으로 분할되는 장방형의 영역이고,
    상기 흡입 저항은,
    상기 상하좌우측 모서리 중 어느 2 개로서, 서로 인접하는 제1 및 제2 모서리로부터의 방향에서 상대적으로 작고,
    상기 기준 영역은,
    상기 4 개의 사분면 중, 상기 제1 및 제2 모서리의 일부를 포함하는 사분면 상에 존재하는 유닛쿨러.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 증발기가 배치되는 영역은,
    상하 높이 및 좌우 폭이, 상기 제1 및 제2 모서리가 교차하는 지점을 원점으로 하여 정해지고,
    상기 기준 영역은,
    상기 원점으로부터, 상기 상하 높이의 1/4 지점 및 상기 좌우 폭의 1/3 지점 내의 영역 상에 존재하는 유닛쿨러.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 모듈은,
    상기 증발기를 통과하는 공기가 유동하는 경로(이하, 공기 유로)의 상류측에 배치되고,
    상기 증발기에 탈부착 가능하게 고정되는 고정부; 및
    상기 증발기와 마주하고 있는 일면에 설치되어 상기 성에의 착상량을 감지하는 센서를 구비하고, 상기 고정부에 결합되는 감지부를 포함하는 유닛쿨러.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 감지부는,
    소정의 전류가 흐르면 발열되어 상기 센서에 착상되는 성에를 제거하는 발열체를 포함하는 유닛쿨러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발열체는,
    상기 센서를 감싸도록 상기 센서로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 복수 개의 발열체를 포함하는 유닛쿨러.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 증발기를 향해 발산된 적외선이 상기 증발기에 의해 반사된 정도를 측정해 상기 증발기에 착상되는 성에의 착상량을 감지하는 적외선 센서인 유닛쿨러.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    소정의 전류가 흐르면 발열되는 제상 히터를 통해 상기 증발기에 착상되는 성에가 제거되도록 제어하는 유닛쿨러.
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